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nand闪存更换视频发烧友将QLC SSD转换为SLC 大幅提高了耐用性和性能

发布时间 : 2024-11-25

作者 : 小编

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发烧友将QLC SSD转换为SLC 大幅提高了耐用性和性能

几个月前，我们报道了计算机工程师兼TechPowerUp固态硬盘数据库维护者Gabriel Ferraz超频提升2.5英寸SATA III NAND闪存固态硬盘的神操作。现在，他又带来了另一个同样有趣的项目：将四级单元（QLC）SATA III 固态硬盘改装成更耐用、性能更高的单级单元（SLC）SATA III 固态硬盘。

他使用的是美光 Crucial BX500 512 GB 固态硬盘，主控是 Silicon Motion SM2259XT2 单核 ARC 32 位 CPU，主频为 550 MHz，双通道运行速度为 800 MT/s（400 MHz），不带 DRAM 缓存。这款特殊的固态硬盘使用了四个美光公司生产的 NAND 闪存芯片，部件编号为 NY240。每个通道控制两个芯片。这些 NAND 闪存芯片的设计工作频率为 1600 MT/s（800 MHz），但在实际应用中，该硬盘的工作频率仅为 525 MT/s。

在 NANDs FortisFlash 中，这些硬盘的平均耐用性为 1500 P/E 周期，在 Mediagrade 中约为 900 P/E 周期。在 pSLC 中，同一硬盘的耐用性将分别提高到 100000 次和 60000 次。

如何实现这一目标才是最棘手的部分，要做到这一点，必须从 USBdev.ru 网站下载 Silicon Motion SM2259XT2 控制器的 MPtools，并找到固态硬盘中使用的正确芯片。然后，仔细修改软件，修改配置文件以允许 SLC 模式，迫使芯片作为 SLC NAND 闪存芯片运行。最后，还需要触及固件文件夹，并将存档文件从目录向上移动，这在视频中可以看到。

硬盘启动后，容量从 512 GB 降至 114-120 GB。不过，固态硬盘的耐用性跃升至 4000 TBW（写入循环），增幅约为 3000%。此外，性能也有所提高，更多详情可查看下面的视频。

东芝闪存的狗血发明史及其3D NAND半导体工厂视频

视频加载中...

Flash闪存（无论是NOR Flash还是NAND Flash）是舛冈富士雄博士发明的，其在1980申请了一个叫做simultaneously erasable EEPROM的发明专利。舛冈富士雄于1971年取得工学博士并加入东芝公司，他在1980年发明了NOR型快闪存储器，并于1986年发明了NAND型快闪存储器，彻底改写人类信息时代的面貌。

据东芝表示闪存之所以命名为“Flash”是由舛冈博士的同事有泉正二建议，因为这种存储器的抹除流程让他想起了相机的闪光灯。

由于舛冈博士的贡献，东芝奖励了他一笔几百美金的奖金和一个位置很高却悠闲的职位，哈哈哈，老wu有一种500块慰问金外加一面锦旗的既视感。作为一枚高傲的攻城狮，当然忍受不了这种带有蔑视感的“奖励“咯，简直是在侮辱博士老人家的智商嘛，舛冈博士愤然从东芝辞职，进入大学继续搞他的科研，好吧，东芝就是这样对待人才的吗？

在很长一段时间，东芝公司甚至不承认NOR flash是舛冈富士雄发明的，竟然还宣称这是Intel的发明。直到IEEE在1997年颁给舛冈富士雄特殊贡献奖后东芝才不得不才改口承认舛冈博士的贡献。舛冈富士雄觉得自己的贡献被东芝公司抹杀了，于2006年起诉了东芝公司，并索要10亿日元的补偿，最后和东芝公司达成和解，获得东芝的8700万日元补偿（合758,000美元）。

不承认舛冈富士雄博士对NOR Flash和NAND Flash的发明，反倒声称其是Intel发明的，你说这东芝够奇葩吧？其实这是有原因的。

闪存是多么牛啤的一项发明啊，它的重要性不亚于CPU。每台桌面PC除了需要CPU，你还得为其配置硬盘来安装操作系统、应用程序还有存储数据等等，而闪存相对于移动设备来说就是相当于硬盘对于PC的作用，真是谁发明出来谁发财的存在。

那为啥东芝对这项发明这么不待见呢？还变相把发明者赶出了公司，最后还打起官司来。

这与东芝市场战略眼光短浅、急功近利缺乏远见有关，也与东芝粗放的管理制度甚至内斗有关。

Intel很早之前就发明了EPROM，是一种可以用紫外线擦除的存储器。老wu上大学那会也接触过这种东西，芯片上有一个小窗，小窗打开后可用专用的紫外线擦除器擦除里头记录的数据然后再重新写入数据，第一次上课接触这玩意老wu觉得还挺好玩的，但后来擦写多了就觉得这货数据更新实在太麻烦了，而且速度还贼慢。

Intel继续对EPROM进行改进，于1978年发明了电可擦除的升级版叫做EEPROM。不需要专用的紫外光擦除器了，可是读取和擦除速度还是非常缓慢。

为了解决EEPROM读取和擦除速度过慢的问题，在EEPROM基础之上，1980年舛冈富士雄博士研发出了一种能快速擦除的EERPOM，他为这项发明申请了一个叫做simultaneously erasable EEPROM的专利，这本来应该是能让东芝赚个盆满钵满的，但Flash狗血的发明史就这样被书写了。

在东芝的职业生涯对于舛冈富士雄博士来说应该算是蛮狗血的经历了。舛冈富士雄博士在1971年完成日本东北大学工程系电子工程专业的博士课程之后加入了东芝。

最初，他被分配到半导体的研究开发部门，1977年被调至营业部门做销售去了。为了打通IBM和Intel的渠道，他尝试了很多营销方法。按照他自己的说法：“由于产品价格太高”，三年下来，销售毫无建树。

其实舛冈富士雄博士的性格压根就不适合做销售嘛，也不知东芝的领导是咋想的，舛冈博士是典型的理工钢铁直男攻城师思维，甚至可以说他是一个科学怪人也不过分，怼天怼地怼空气就是他的日常。在他眼里，上司都是辣鸡水平，嘴里总是念叨着“地球可是为了我而转”“谁也管不了我”。对下属，更觉得他们是废铁段位，总是嫌弃他们思维迟钝，跟不上自己的节奏，于是动不动就训斥他们“老子承受了成吨伤害你们却将大放到了河怪身上昂！！！“

然而由于经常夜里撰写专利的原因，舛冈富士雄博士白天总是处在半梦游状态，所以有时候刚发完火——就睡着了。团队的另一位负责人白田理一郎实在受不了神经病一样的舛冈富士雄，在他俩的工位之间放了一盆花，避免目光交错。结果就为这盆花，“还是被舛冈富士雄博士嘲笑了一番”。

像这种员工领导哪里会喜欢，再加上当时东芝正在全力押注于DRAM这个战场，也就没把Flash闪存的事情放在心上，只是把这项发明专利作为打压其他竞争对手的武器而已，自己不玩别人也别玩，然后就不停的起诉任何希望染指Flash闪存市场的公司，

主攻DRAM市场的东芝其结局现在我们已经知道了，早在2001年东芝就对外宣布彻底剥离DRAM业务，将重心放在NAND Flash上边，目前，也即2019年，全球DRAM市场95%份额被三星、海力士、镁光所瓜分。三星、海力士是韩国的而镁光是美国的。

在上世纪80年代到90年代初，日本企业因为国家政策的正确引导在半导体领域非常生猛，当时美日韩在半导体领域的竞争主要集中在DRAM市场，而Intel的DRAM业务都被东芝打的直叫爸爸。

1976第一台苹果电脑诞生，1981年8月IBM发布了第一台面向个人用户的计算机也即PC，搭载了微软家的MS-DOS系统，从此计算机不再是专业科学家的生产力工具，进入了寻常百姓家，买电脑不再是拿来做科学运算，还可以拿来打超级马里奥，用Office来办公和记账，闲暇的时候看看小视频什么的，哦不对，小视频那就是后后来的事情啦，但是的PC性能还没那么，看小视频还得录像带才行，90年代的CPU性能解码个VCD都还要外插解码卡才行。

当时PC的市场增长比现在的智能手机的增长更加迅猛，每台PC必须要有DRAM，而当时的数据存储还是软盘和机械硬盘来担当，而EEPROM被用来存储BIOS和网卡的MAC地址之类的信息，不需要频繁擦写。

随着个人微型计算机热潮兴起，半导体市场需求持续迅猛增长，而且美国在冷战局势下大力支援日本工业的发展，美国半导体产业当时对日本奉行技术全公开宗旨，这也为日本的半导体产业高速发展奠定了基础。

再加上1970至1985年间日本产业结构发生剧烈变化，以钢铁产业为代表的“厚重长大”产业陷入低迷，在看到半导体产业巨大的钱景后，日本决定倾全国之力，大力发展半导体产业。日本政府在1976-1979年联合富士通等五大企业及研究所投资720亿日元发起“VLSI（超大规模集成电路）计划”。

DRAM就成为日本半导体产业的主要突破口，当时的东芝也响应了号召，投入了340亿日元，组织1500人的研发团队主攻DRAM ，立志拿下DRAM的第一高地, 当然，他们办到了，1985年，东芝率先研发出1M容量的DRAM，一举超越美国，成为当时世界上容量最大的DRAM存储芯片。

当时全球DRAM最大供应商一直被日本企业所占据， 1986年，日本半导体企业在世界DRAM市场所占的份额接近80%。

可以说80年代到90年代中期是日本半导体产业最辉煌的时期，美国半导体企业被日本企业压得喘不过气，Intel更是被DRAM搞得巨额亏损，不得不壮士断腕，抛离了DRAM业务，转向从CPU和逻辑电路另寻出路。

所以，当时全日本的半导体企业都是DRAM、DRAM、DRAM，1980年舛冈博士所发明的NOR Flash自然吊不起东芝的胃口，谁能想到后来嵌入式和手机的发展会那么的爆炸呢，又不是神仙对吧，1980年ARM还在襁褓中，稍微能打一点的ARM7TDMI架构出来都是1993年的事情了。

按照这个剧本发展下去，显然东芝就要起飞了，但是，别忘了日本还有一个美国爸爸，这时美国爸爸对日本的经济输出早看不过眼了，准备痛下狠手了提升美日贸易战的等级。

二战战败之后日本从50年代后半期开始发力恢复经济，在美国的帮助下，日本的科技和经济实力快速增长，尤其是日本设计业及电子工业，在世界范围内都取得了极大的成功。1960年以后一连三十年间，日本的GDP增长速度都在10%左右。到了1985年，根据美联储预估当时日本政府的财政积蓄与外汇储备两项合计有545亿美元,为当时世界第一。

而日本股市繁荣与美国股市萧条形成了鲜明的对比，日货的横行，给美国制造产业带来了巨大的冲击。特别是1970年后半段以日本丰田汽车为首的制造业产品在欧美大获成功，美帝汽车产业就受阻了，大量工厂倒闭，失业人口增加，导致犯罪率提高，治安不好的社区房价大幅下跌，资本外流向热钱市场，美帝汽车产业工人只能通过砸日本汽车来发泄对日货横行的不满，第一个发起砸日货的是美国人，“反日”成了那个阶段的美国主流选民的思潮。

正当里根政府准备磨刀霍霍对日本下狠手时，东芝还主动去怼枪口，让东芝即将起飞的DRAM跌入万丈深渊，这就是东芝事件，东芝意外被卷进了美苏核竞赛的漩涡。

1980年代，美苏核竞赛的战场从空中转移到深海，核潜艇成为双方青睐的核导弹发射平台。苏联的核潜艇虽然数量远超美国，却因为噪声问题，频频被美国反潜系统发现。为了解决这一问题，苏联派出克格勃间谍，乔装打扮，找到民用数控机床技术最好的东芝，购买了9轴数控机床装置及软件。然而当时巴黎统筹委员会只允许向社会主义国家出口2轴数控机床。

东芝在这笔交易中狠狠地宰了老毛子一把，这四台机床的价格是国内售价的十倍。而苏联人因为突破了“巴黎统筹协会”的技术封锁，也觉得是一桩划算的买卖。这本来是一桩皆大欢喜的故事，直到1985年12月，苏、日秘密协议当事人之一，日本和光公司的熊谷一男因为与他的雇主发生纠纷，愤而向“巴统”主席盖尼尔·陶瑞格揭发了这笔交易。

美国人顺藤摸瓜，于1987年初掌握了苏联从日本获取精密机床的真凭实据。美国朝野群情激愤，6月30日，5名美国国会议员站在国会山的台阶之上，面对电视摄像头，要求禁止进口东芝产品，并用长柄大锤砸碎了一台东芝牌录音机，东芝事件由此被推向舆论顶峰。

美国开始对东芝进行了制裁，措施包括禁止东芝机械3年内对美出口，而对控股的东芝公司则禁止其3年内向美国政府出售产品。

1985年签订的《广场协议》、1986年签订的《半导体协定》、1987超级301条款、1989年签署《美日结构性障碍协议》、东芝禁售令出台。一系列的组合拳下来，日本经济泡沫开始破裂，而且为了应对日本的芯片产业联盟的冲击，1987年，美国政府补贴10亿美元资助，由14家厂商组成了“美国半导体制造技术战略联盟”，1993年美国出台了美国信息高速公路法案，提振美国半导体产业。美国政府是一边出政策打压日本企业，同时又给自己的半导体厂商以巨额的资金扶持和优惠政策，美国半导体厂商技术的短板很快补上了。

一边是美国厂商的赶超，另一边还遇到了近邻韩国以三星为代表的半导体厂商的崛起，到了90年代中后期，日本DRAM产业轰然倒塌，1999年，富士通从DRAM事业中退出；2001年，东芝也从DRAM事业中撤退；2002年，NEC将发生财政赤字的半导体部门分离了出去；日本DRAM寒冬来了，只能抱团取暖，1999年，日立和NEC的DRAM部门整合成立了尔必达（Elpida）希望重振DRAM的辉煌，但挨到了2008年，金融危机爆发，全球DRAM生产商都陷入严重赤字危机中，尔必达也不例外。日本政府在2009年伸出援手，注资并为其担保获得日本政策投资银行融资。但终究颓势难挽，尔必达不堪负债最终于2012年2月底宣布破产，2012年7月被美光并购，从此DRAM市场再无日企。

从DRAM撤出的东芝这时候想起了他是闪存的发明者了，决定孤注一掷主打NAND闪存市场，但东芝的NAND之路走得并不是顺风顺水，首先是2008年的金融危机，接着福岛核电事故，出事的福岛第一核电厂的设备，全是东芝提供的，东芝的宏大核电梦就此破灭还背上了巨额债务。2015东芝财报造假丑闻被曝出，这也揭露了东芝的管理混乱问题，一个拥有悠久历史的跨国上市巨头，管理层内斗不断。为了用业绩证明比前任更强，公司成为了私人的斗争武器。公司制度、会计准则甚至法律都形同虚设，被肆意践踏。

随着2017、2018年全球存储市场架构疯涨，收割一波韭菜的东芝在巨额债务危机中稍稍缓过劲来，据2019年Q2季度全球NAND闪存市场报告，目前闪存市场三星排第一，东芝第二，西部数据第三。

好了，老wu的这篇东芝闪存的狗血发明史就写到这，我们可以从舛冈富士雄身上学到什么，为什么发明了NOR Flash和NAND Flash只得到500块慰问金外加一面锦旗？值得同样是高傲的攻城狮的我们深思。日本半导体产业如何到达颠覆又如何跌入谷底？相对于1875年就已经创立的东芝，我们的半导体企业只能算是刚学会了走路，前路漫漫任重道远，一起加油吧！

发烧友将QLC SSD转换为SLC 大幅提高了耐用性和性能

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